Ispravljač
Ispravljač je električni uređaj koji služi za pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu. Ispravljač služi kao jednosmerni izvor napajanja koji ima zadatak da generiše stalni jednosmerni napon, čija vrednost ostaje u zadatim granicama.[1][2] Najčešće se u ispravljačima koriste poluvodičke diode kao glavni elektronički elementi kojima se vrši ispravljanje. Osim dioda, koriste se i tiristori.
Pod ispravljanjem naizmjenične struje u jednosmjernu često se podrazumjeva i glađenje (filtracija, smanjivanje valovitosti) izlaznog napona, te stabiliziranje napona. Ispravljeni napon, koji na izlazu diodnog kola ima pulsirajući karakter usrednjava se posredstvom mrežnog filtra. Između izlaznih krajeva filtra i potrošača često se umeće stabilizator koji ima zadatak da izlazni napon učini nezavisnim od varijacija naizmeničnog napona i potrošača.[3] Često se u sklopu ispravljača nalazi i transformator koji smanjuje napon na pogodnu vrijednost (npr. mrežnih 220V na 15V).
Pri pretvaranju naizmeničnog napona u jednosmerni, naizmenična struja trpi nelinearna izobličenja, faktor snage se smanjuje jer se javlja reaktivna snaga.
Princip rada[uredi | uredi kod]
U opštem slučaju ispravljač sadrži:
- mrežni transformator;
- blok ispravljačkih elemanata, diode;
- filtar, za izravnavanje, „peglanje“, jednosmernog napona;
- i naravno priključak za potrošač.
Uloga mrežnog transformatora je da prilagodi napon mreže na potreban nivo jednosmernog potrošača, ali i da izvrši galvansko odvajanje izlaznog jednosmernog napona od mreže. Tip transformatora se određuje na osnovu izlaznog napona i snage koja se kroz njega prenosi.
Funkcija bloka ispravljačkih elemenata je pretvaranje prostoperiodičnog napona u jednosmerni pulsirajući napon. Njegov rad se zasniva na ispravljačkom svojstvu poluprovodničkih dioda.
Filtri u ispravljačima imaju zadatak da iz jednosmernog pulsirajućeg napona izdvoje konstantnu komponentu srednju vrednost. Uloga filtara se može formalno objasniti preko razlaganja izlaznog signala sa ispravljačkog bloka u Furijeov red tako, da niskopropusni filtar propusti samo konstantni član. U fizičkom smislu se uloga filtara može objasniti u smislu da je filtar sastavljen od akumulacionih elemenata koji snabdevaju potrošač energijom kada napon sa ispravljačkog bloka padne na malu vrednost.
Naprednije izvedbe ispravljača u sebi mogu imati i stabilizator izlaznog napona ili struje.
Poluvalni ispravljač[uredi | uredi kod]
Poluvalni ispravljač je sklop koji se služi za propuštanje samo jedne poluperiode izmjeničnog napona. Tipičan predstavnik poluvalnih ispravljača je samo jedna dioda spojena serijski s trošilom. Budući da propušta samo jednu poluperiodu ulaznog izmjeničnog napona, učinkovitost ovakvog sklopa je manje od 50%.
Punovalni ispravljač[uredi | uredi kod]
Punovalni ispravljač može biti realiziran s dvije diode i transformatorom s dva sekundarna namotaja. Prilikom pozitivne poluperiode, na gornjem namotu je također pozitivna poluperioda, pa vodi dioda D1, dok u drugom slučaju, kada je negativna poluperioda, voditi će dioda D2. Tako se osigurava punovalno ispravljanje izmjeničnog napona.
Punovalni ispravljač u Graetzovom spoju[uredi | uredi kod]
Ako mrežni transformator nema dva sekundarna namotaja, odnosno srednji izvod na sekundarnom namotaju, tada se redovito koriste četiri ispravljačke diode u Graetzovom spoju, gdje uvijek vode dvije diode. Poluvodičke diode, odn. Graetzov ispravljač u spoju ispravljača mora imati odgovarajuće karakteristike kako u pogledu probojnog napona, tako i u pogledu maksimalne opteretivosti.
Glađenje (filtracija) izlaznog napona[uredi | uredi kod]
Filtracija izlaznog napona se izvodi s raznim spojevima kondenzatora i zavojnica. Najjednostavnija filtracija je provedena s jednim kondenzatorom paralelno spojenim na izlaz ispravljača, dok se za bolje karakteristike ispravljača mogu koristiti npr. L, pi, ili T LC spojevi. Osnovne karakteristike ovakvih spojeva jest da su oni niskopropusni filtri, tako da se kondenzatori uvijek spajaju paralelno, a zavojnice serijski.
Prilikom ispravljanja i filtriranja napona, nije moguće u potpunosti potisnuti komponente izmjeničnog napona, tj. nije moguće dobiti idealni istosmjerni napon, već on ima neku valovitost. Valovitost je osciliranje vrijednosti napona oko srednje vrijednosti i definira se kao omjer vrijednosti između dva vrha i srednjeg napona. Valovitost ovisi o tipu ispravljača (bolja je, naravno, za punovalne), upotrebljenom filtru, te opterećenju ispravljača.
Valovitost za ispravljač s kondenzatorom C za glađenje i opterećen s otporom R:
Gdje su:
f - frekvencija izmjeničnog napona
n = 1 za poluvalni, 2 za punovalni ispravljač
Primjene[uredi | uredi kod]
Klasične primjene ispravljača su za ispravljanje izmjeničnog mrežnog napona za elektroničke uređaje koji za svoj rad zahtjevaju istosmjerni napon. Ispravljač obično predstavlja drugi stupanj u realizaciji klasičnih istosmjernih napajanja - iza transformatora, a prije stabilizatora. Ispravljači se nalaze i kao samostalni uređaj, poznat pod nazivom adapter (AC/DC pretvarač).
Izvori[uredi | uredi kod]
- ↑ Lander, Cyril W. (1993). „Rectifying Circuits”. Power Electronics. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-707714-3.
- ↑ Cyclopedia of Applied Electricity, Vol-II, American Technical Society, Chicargo, 1924, pp. 487: Alternating Current Machinery
- ↑ Mansell A.D., Shen J. (1994). „Pulse converters in traction applications”. Power Engineering Journal (IEEE): 183-187. ISSN 0950-3366.